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3.1.- Generalidades.

La construcción de sistemas de cubierta en este tipo de material no esta restringida al solo uso en construcciones de acero galvanizado liviano, sino también a otro tipo de estructuras como Hormigón Armado, Albañilería, Ferrocemento o Madera, ya que este sistema constructivo (Metalcon ) es flexible, se puede combinar con otros tipos de materiales dentro de una misma estructura logrando adaptarse perfectamente a las exigencias y situaciones existentes además de ser una alternativa liviana para sistemas de cubierta. Por ser un sistema liviano nos da la posibilidad de rapidez de ejecución, mejor aprovechamiento de los materiales y mano de obra.

El acero utilizado en este sistema de cubiertas es acero galvanizado, lo cual lo convierte objetivamente en extremadamente durable a través del tiempo y es especialmente apto para cualquier tipo de clima y situación geográfica, sobre todo las extremas, por otro lado el acero galvanizado no es atacado por termitas ni otros animales que puedan deteriorar la estructura[2].

En cuanto al tema de corrosión el AISI ha desarrollado investigaciones y hecho publicaciones tal como “Durability of Cold-Formed Steel Framing Members[2]” en la cual se puede encontrar todo lo relacionado con los tipos de galvanizados utilizados, su comportamiento en climas adversos y en combinación con otros materiales.

En lo relacionado con la resistencia al fuego que soporta este tipo de sistemas de cubierta, construidas con acero galvanizado de bajo espesor, el Instituto de Investigación y Ensaye de Materiales IDIEM, perteneciente a la Universidad de Chile, ha desarrollado ensayos de resistencia al fuego de elementos de techumbre para viviendas, los cuales fueron encargados por Cintac S.A. cuyos certificados y clasificación según la norma chilena NCh 935/1 Of. 97 “Ensayo de resistencia al fuego – Parte 1: Elementos de construcción en general” se encuentran en el Anexo D de la presente memoria.

En viviendas y edificios de uno o más pisos, las posibilidades de cubiertas a ser desarrolladas desde el punto de vista arquitectónico son muy variadas. La construcción de dichas cubiertas pueden ejecutarse mediante el uso de cerchas, tijerales o una combinación de estás (cerchas habitables). A su vez, dependiendo de las luces a cubrir, el tipo de revestimiento a utilizar (tejas asfálticas, tejas cerámicas, planchas metálica continua etc.) y de la separación de las cerchas o tijerales está la posibilidad de utilizar por sobre éstas costaneras de techo o disponer directamente una chapa estructural de madera por sobre las cerchas o tijerales[7].

En el presente capítulo se pretende dar algunas pautas para el diseño de sistemas de cubierta mediante el uso de cerchas no habitables y habitables.

3.2.- Tijerales de Cubierta.

En el diseño de tijerales el proyectista debe tener en cuenta los siguientes aspectos de diseño:

• Los tijerales son elementos sometidos a esfuerzos de flexo-compresión.

• Debe controlarse el giro de las alas de los tijerales. El ala superior mediante las costaneras de techo o la chapa estructural de madera (OSB de 9 mm o contrachapado estructural de ½”), y del ala inferior mediante el uso de pletinas de acero continuas.

• Se debe verificar el aplastamiento del alma del tijeral en el apoyo inferior mediante el uso de un atiesador de alma.

• Los tijerales pueden ser elementos simples o compuestos.

• De utilizarse tijerales como elementos compuestos. Las capacidades de la sección se obtiene a partir de la suma de las capacidades individuales de cada elemento.

3.3.- Cerchas de Cubierta.

Las posibilidades de configuración de cerchas de cubierta son variadas, dependiendo de la arquitectura del proyecto, la pendiente de la cubierta y la luz entre apoyos entre otros. Dado esto, los aspectos más relevantes a tener en cuenta cuando se diseña y construye una cercha de cubierta son los siguientes:

• Las cuerdas de las cerchas son elementos sometidos a esfuerzos de flexo – compresión o a flexo-tracción. Por esto, se deben controlar las longitudes de pandeo de la sección (giros de las alas), por ejemplo, utilizar cruces de San Andrés para acotar la longitud de pandeo en el eje débil de la cuerda inferior.

• En los puntos de apoyo de las cerchas deben concurrir diagonales o montantes de forma tal de no inducir flexión indeseada en la cuerda inferior.

• Las cuerdas superiores de las cerchas no deben ser empalmadas, de no existir un diseño proporcionado por el calculista.

• La unión de la cumbrera debe realizarse a media pieza, esto es, se deben traslapar las cuerdas superiores destajando las alas de una de ellas.

• Las diagonales y montantes son elementos sometidos a esfuerzos de compresión o tracción, y para el diseño deben considerarse como elementos simplemente apoyados.

• En los puntos de apoyo de las cerchas debe considerarse el uso de rigidizador de alma de la cuerda inferior.

3.4.- Costaneras de Techo.

Para este tipo de elementos, Cintac a desarrollado la serie de perfiles de sección tipo omega, cuya característica principal es ser una sección estable, es decir, por poseer dos almas, la sección tiene propiedades inerciales y de radio de giro similares en ambos ejes de trabajo, otorgándole a la sección gran estabilidad lateral, razón por la cual resulta muy eficiente en su aplicación como costanera de techo en cubiertas que poseen pendientes elevadas[9].

Para su diseño se debe considerar:

• Las costaneras de cubierta son elementos sometidos a esfuerzos de flexión tanto en su eje débil como fuerte.

• Son elementos de uno o más tramos.

3.5.- Serie de Cerchas Estándares.

Como guía para la especificación de cerchas Cintac encargo un Informe Técnico de Serie de Cerchas Estándares a la consultora RCP Ingeniería Ltda.(Anexo D), en el cual propone a los proyectistas configuraciones tipo, para las cuales se entregan los perfiles a utilizar tanto en cerchas no habitables como en cerchas habitables u holandesas, en cuyo diseño se consideraron las siguientes bases de cálculo y parámetros geométricos asociados:

• Las cerchas se han agrupado desde el punto de vista de cargas verticales en dos series, una serie liviana con una carga de diseño de peso propio más sobrecarga igual a 70 kgf/m2 y una serie pesada con una carga máxima de peso propio más sobrecarga de 130 kgf/m2. de esta forma se pretende cubrir los dos extremos de tipos de revestimiento de cubierta más utilizados en el país, la teja asfáltica o las planchas metálicas y la teja cerámica (teja chilena). En ambos casos como parte de la carga total de peso propio más sobrecarga, se ha considerado una carga de cielo equivalente a 15 kgf/m2.

• La carga de diseño por viento considerada es de 70 kgf/m2 (120 km/hr), envolvente superior de presiones esperadas en zonas urbanas.

• Se ha adoptado un distanciamiento máximo de las costaneras de techo de 60 cm. A su vez se ha considerado que éstas arriostran la cuerda superior de las cerchas.

• Para ambos tipos de cercha, se ha establecido un alero máximo de 60 cm.

• Para la serie de cerchas no habitables, la proposición abarca una variación de la pendiente desde un 30% hasta un 100%, y de las luces entre apoyos desde los 4.0 m hasta los 10.0 m.

• Para el caso de las serie de cerchas habitables propuestas, la variación de la luz entre los apoyos va entre los 4.0 m. Hasta los 8.0 m. con una pendiente constante de un 100%.

• La separación máxima entre cerchas adoptada es igual a 1.20 m.

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS Y DISEÑO PARA CERCHA DE CUBIERTA UTILIZANDO PERFILES DE